MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, ung thư đã và đang là căn bệnh gây ra tỉ lệ tử vong cao trên toàn thế giới. Trong y khoa, ung thư là thuật ngữ chung dùng để mô tả một nhóm các bệnh phản ánh những sự thay đổi bất thường về sinh sản, tăng trưởng và chức năng của tế bào một cách không kiểm soát, chúng xâm lấn các mô hay di căn qua hệ thống bạch huyết và mạch máu. Di căn là nguyên nhân chính gây tử vong chính do ung thư 1.
Với sự phát triển của khoa học hiện đại, quá trình chữa trị ung thư đang dần chuyển hướng từ việc sử dụng những phương pháp như phẫu thuật, hóa trị, xạ trị,… gây ra các tác dụng phụ xấu cho người bệnh sang việc xác định các thụ thể protein gây bệnh và đưa các thuốc mục tiêu tác động vào protein đó 2-4, từ đó thúc đẩy quá trình chết tế bào ung thư, hạn chế việc ảnh hưởng tới các tế bào khỏe mạnh, nhờ vậy giúp nâng cao hiệu quả điều trị. Hàng trăm phân tử sinh học trong cơ thể người được xác định liên quan đến ung thư, trong đó có thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (Epidermal Growth Factor Receptor – EGFR) đã được chỉ ra có liên quan đến nhiều loại ung thư ở người như ung thư phổi không tế bào nhỏ (Non Small Cell Lung Cancer NSCLC) 5 , ung thư gan 6, ung thư đại trực tràng (Colorectal cancer CRC) 7, ung thư nội mạc tử cung 8,. Việc ức chế sự hoạt động của miền tyrosine kinase trong thụ thể EGFR (Tyrosine Kinase domain of Epidermal Growth Factor Receptor, viết tắt là EGFRTK) bởi các phân tử có kích thước nhỏ hoặc trung bình đã được chứng minh là một phương pháp nhắm đích hiệu quả trong điều trị ung thư 9. Nhiều phân tử thuốc tổng hợp đã được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Thuốc Hoa Kỳ (Food and Drug Administration FDA) công nhận, cho phép sử dụng trong quá trình điều trị ung thư có liên quan đến EGFR, tiêu biểu như gefitinib, erlotinib, lapatinib nhưng kết quả lâm sàng cho thấy, 2 những thuốc tổng hợp này vẫn có nhiều tác dụng phụ không mong muốn 10,11.
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu công bố về tác dụng của các hợp chất thiên nhiên trong việc hỗ trợ và điều trị ung thư. Hơn một nửa số thuốc được phê duyệt từ năm 1994 đến nay dựa trên các sản phẩm tự nhiên 12,13. Việt Nam chúng ta có thảm thực vật phong phú và đa dạng với khoảng gần 14.000 loài thực vật bậc cao, trong đó có khoảng gần 4.000 loài được sử dụng làm thuốc trong y học cổ truyền 14. Đó chính là một nguồn dược liệu tự nhiên đáng quý và cần được nghiên cứu để phát triển thành thuốc.
Trong số các cây thuốc quý, cây Xạ đen (tên khoa học là Celastrus hindsii Benth) và cây An xoa (tên khoa học là Helicteres hirsuta Loureiro) đã từ lâu được sử dụng trong các bài thuốc cổ truyền để điều trị các bệnh như chống viêm, kháng khuẩn, hạ đường huyết, rối loạn dạ dày, bệnh truyền nhiễm, viêm khớp, chống các quá trình oxy hóa và đặc biệt là hạn chế sự phát triển của bệnh ung thư 15- 17. Nhiều nghiên cứu in vitro và in vivo về thành phần cũng như hoạt tính sinh học của các hợp chất trong cây Xạ đen và cây An xoa được công bố đã chỉ ra trong hai loại cây này có chứa nhiều các hợp chất polyphenolic tự nhiên như flavonoid, steroid, terpenoid,… có hoạt tính kháng các bệnh khác nhau, bao gồm cả ung thư 16-25. Tuy nhiên, chưa có các nghiên cứu ở mức độ phân tử đánh giá tương tác của từng hợp chất có trong hai loại cây này với miền tyrosine kinase của thụ thể EGFR. Hiện nay, các phương pháp mô phỏng và tính toán lý thuyết thực hiện trên máy tính, gọi chung là các phương pháp in silico, dần được áp dụng phổ biến và hiệu quả hơn trong các công đoạn khác nhau của quá trình nghiên cứu nhằm hỗ trợ tìm ra thuốc mới tối ưu hơn, nhanh chóng hơn và kinh tế hơn.
Một ưu điểm giúp các phương pháp in silico được phát triển mạnh là nó cho phép chúng ta hiểu rõ bản chất phân tử trong các tương tác của thuốc với thụ thể đích. Vì vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu tƣơng tác của các hợp chất có trong cây Xạ đen (Celastrus Hindsii Benth) và cây An xoa (Helicteres 3 Hirsuta Loureiro) với miền tyrosine kinase của thụ thể EGFR bằng phƣơng pháp in silico”. Tổng quan tình hình nghiên cứu Theo số liệu mới nhất được công bố của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (International Agency for Research on Cancer IARC), ước tính trong năm 2020, thế giới có khoảng 19,3 triệu ca mắc mới và gần 10 triệu ca tử vong liên quan đến ung thư, trong đó phổ biến nhất là ung thư vú, ung thư phổi, ung thư gan (lần lượt chiếm 11,7%, 11,4% và 10% số ca mắc mới),… 26. Tại Việt Nam, năm 2020, số ca mắc mới ước tính là 182 563 và số ca tử vong là 122 690, tốc độ tăng nhanh so với những thập kỉ trước.
Ung thư gan là loại phổ biến nhất và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu (26 418 ca mắc mới chiếm 14,5% tổng số ca mắc ung thư), tiếp theo là ung thư phổi, ung thư vú, ung thư dạ dày, cuối cùng là ung thư đại trực tràng 27. Trong số các bệnh nhân bị ung thư ở Việt Nam, chỉ có khoảng 20-30% trường hợp phát hiện ung thư ở giai đoạn đầu, tỷ lệ sống sau 5 năm của bệnh nhân ung thư cũng thấp hơn so với các nước khác ở cùng giai đoạn chẩn đoán. Đặc biệt tỷ lệ tử vong và chỉ sống được trong khoảng 1 năm lên tới 25% 28. Qua hơn hai thập kỷ, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ sinh học và sinh học phân tử, các nhà khoa học đã phát hiện, phân lập và kiểm chứng hàng trăm phân tử trong cơ thể người được xác định liên quan đến ung thư, điển hình như thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì EGFR.
EGFR giữ vai trò điều tiết các con đường tín hiệu cho các quá trình tế bào tăng trưởng, biệt hóa, phân chia, tăng sinh mạch máu,… 29. Tuy nhiên, khi các con đường tín hiệu này gặp vấn đề, điển hình là khi chúng bị kích hoạt liên tục dẫn đến tế bào phân chia mất kiểm soát và trở thành nguyên nhân gây ra nhiều loại ung thư ở người như NSCLC 5, ung thư gan 6, ung thư đại trực tràng 7, ung thư nội mạc tử cung 8, ung thư vú 30,. Do đó, việc ức chế sự hoạt động của miền 4 tyrosine kinase của EGFR (EGFR-TK) bởi các phân tử có kích thước nhỏ hoặc trung bình đã được chứng minh là một hướng đi tốt trong điều trị ung thư 9. Một số loại thuốc tổng hợp đã được FDA công nhận, cho phép sử dụng trong điều trị các bệnh ung thư liên quan đến sự hoạt động quá mức của thụ thể EGFR, tiêu biểu là gefitinib, erlotinib và lapatinib.
Sau một thời gian thử nghiệm lâm sàn đem lại tín hiệu tích cực, gefitinib (tên thương mại là Iressa) 31 , erlotinib (tên thương mại là Tarceva) 32, lapatinib (tên thương mại là Tykreb) 33 là các thuốc phân tử nhỏ đầu tiên được phê duyệt sử dụng trong điều trị bệnh NSCLC 34, ung thư vú và các u rắn khác 35. Gefitinib, erlotinib và lapatinib đều là các anilinoquinazoline tổng hợp với khối lượng phân tử nhỏ (từ 393.1 Da), được thiết kế gắn đặc hiệu vào vùng hoạt tính tyrosine kinase ở phần nội bào EGFR theo cơ chế thuận nghịch. Ba loại thuốc này đều đã được chứng minh khả năng ức chế sự thay đổi quá mức của thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu bì bao gồm cả đột biến EGFR T790M 36,37. Tuy nhiên, một số nghiên cứu cũng chỉ ra tác dụng phụ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng 10,11.
Dược liệu thiên nhiên đã được sử dụng từ lâu trong các bài thuốc truyền thống trên khắp thế giới, đặc biệt là ở châu Á. Ở Việt Nam, những nghiên cứu về tác dụng của các cây thuốc đã được tiến hành khá rộng rãi và có nhiều kết quả quan trọng. Từ năm 1987, đoàn bác sĩ Học viện Quân y do giáo sư Lê Thế Trung Chủ tịch Hội Ung thư thành phố Hà Nội dẫn đầu đã phát hiện cây Xạ đen trong chuyến sưu tầm các bài thuốc quý trong dân gian. Cây Xạ đen với tên khoa học là Celastrus hindsii Benth, từ lâu đã được sử dụng trong điều trị nhiều loại bệnh như rối loạn dạ dày, bệnh truyền nhiễm, viêm khớp, điều trị HIV,… và đặc biệt điều trị ung thư 15,16.
Sau một thời gian dài thử nghiệm, nhóm nghiên cứu của giáo sư Lê Thế Trung đã xác định được loại hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của ung thư, đó là flavonoid. Flavonoid là những chất oxy hóa chậm, có nhiều hoạt tính sinh học như kháng 5 khuẩn, ức chế kết dính ty thể, chất chống đông máu, chống viêm phổi, kháng sinh, chống ung thư và các hoạt động ức chế protein kinase 38. Đặc biệt, flavonoid đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự phát triển của khối u thử nghiệm trên các mô hình động vật và có các tác dụng dược lý, điển hình là khả năng ức chế sự giải phóng histamine, sự kết dính của các tiểu cầu trong máu,… ngăn chặn các tác động gây viêm của độc tố gan và hoạt động như một chất kích thích tim 39,40. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu khác cũng đã xác định trong cây Xạ đen có chứa các hợp chất steroid, polyphenol, tannin, triterpenoid 41.
Trong luận án tiến sĩ của Nguyễn Huy Cường năm 2008, tác giả đã phân lập và khảo sát hoạt tính sinh học các hợp chất chiết từ cây Xạ đen trên một vài dòng tế bào ung thư. Kết quả cho thấy, một số hợp chất triterpenoid trong cây Xạ đen thể hiện hoạt tính tốt trong việc gây độc tế bào trên hai tế bào ung thư gan (Hepatoma G2, viết tắt là Hep-G2) và ung thư phổi (Lung-1, viết tắt là Lu-1) 22. Năm 2007, tác giả Trần Văn Sung và cộng sự đã phân lập và xác địch cấu trúc của một phenolic glycoside và ba hợp chất triterpene trong cây Xạ đen là lup- 20(29)-ene-3β,11β-diol, lup-20(29)-ene-3-one, lup-5,20(29)-diene-3-one và glucosyringic acid 16,19. Theo kinh nghiệm dân gian, cây An xoa thường dùng làm thuốc chữa ung nhọt, rễ làm thuốc dịu đau, tiêu độc, kiết lị, cảm cúm, đậu, sởi, sốt rét, rắn độc cắn và có tác dụng với các bệnh về gan 25,42.
Các nghiên cứu về cây An xoa cũng được thực hiện khá nhiều.
